為此,國內(nèi)石墨烯行業(yè)將與歐洲石墨烯旗艦計(jì)劃組、Phantoms基金會(huì)等共同發(fā)起成立國際石墨烯創(chuàng)新聯(lián)盟,聯(lián)盟將通過建立公益性、非政府的全球石墨烯創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái),在全球石墨烯產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展藍(lán)圖繪制、增強(qiáng)國際化聯(lián)合創(chuàng)新、架設(shè)技術(shù)與資本的橋梁等國際產(chǎn)業(yè)環(huán)境建設(shè)等方面發(fā)揮重要的推動(dòng)作用。據(jù)悉,聯(lián)盟總部有望設(shè)在中國。
中國高新區(qū)協(xié)會(huì)理事長張景安表示,中國在石墨烯領(lǐng)域研發(fā)起步較晚,但發(fā)展較快,有潛在優(yōu)勢(shì)和后發(fā)優(yōu)勢(shì)。特別是石墨烯許多應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)空間在中國、在全球石墨烯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化布局中有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。因此,在推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí),加強(qiáng)國際間的合作尤為重要。
加速方向:從應(yīng)用領(lǐng)域突破瓶頸
石墨烯產(chǎn)業(yè)化目前風(fēng)風(fēng)火火,但仍然煉不出橫亙其前的最重要的一塊金子——應(yīng)用研究的根本突破。
石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,未來將在散熱材料、鋰電材料、儲(chǔ)能材料等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。但專家指出,目前最有價(jià)值的應(yīng)用應(yīng)該還是在半導(dǎo)體領(lǐng)域如晶體管、高頻元件、傳感器等。一旦晶圓級(jí)尺寸石墨烯單晶薄膜的規(guī)模化制備技術(shù)取得突破,石墨烯將有望取代硅成為新一代半導(dǎo)體器件的核心材料,將為電子信息技術(shù)帶來革命性的變化。但是這對(duì)全世界都是一個(gè)巨大的難題,可能需要十幾年甚至數(shù)十年的努力,而且這一領(lǐng)域本身的資金、技術(shù)門檻都很高。
至于石墨烯最早能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域,專家認(rèn)為可能還是石墨烯粉體以高端添加劑的形式應(yīng)用于鋰離子電池、涂料、油墨、塑料等領(lǐng)域。例如,將石墨烯應(yīng)用于鋰離子電池可以解決傳統(tǒng)鋰電池能量密度和功率密度難以兼得的問題,因此石墨烯在鋰離子電池中應(yīng)用是一個(gè)非常有前途的方向。石墨烯可以在多個(gè)方面應(yīng)用于鋰電池中,比如石墨烯復(fù)合負(fù)極材料,如硅碳復(fù)合負(fù)極材料;也可以作為鋰電池正負(fù)極材料的導(dǎo)電添加劑,還可以涂覆于鋁箔集流體上,形成石墨烯功能涂層鋁箔石。
然而,上述這些目前都處在“進(jìn)行時(shí)”甚至“將來時(shí)”。近年來,石墨烯粉體在規(guī)模化制備技術(shù)上取得了巨大進(jìn)步,目前成本已經(jīng)從最初的幾千元1克降到大批量生產(chǎn)時(shí)的每克幾元甚至低于1元。盡管尚未經(jīng)過產(chǎn)品均一性、穩(wěn)定性等的考驗(yàn),但為其在下游的應(yīng)用提供了極大可能。
相比之下,石墨烯在下游的應(yīng)用研究就顯得相對(duì)滯后。目前石墨烯產(chǎn)業(yè)最大的瓶頸仍在于下游應(yīng)用,還沒有一個(gè)領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)石墨烯的規(guī)?;瘧?yīng)用。因此,業(yè)內(nèi)人士指出,盡快實(shí)現(xiàn)石墨烯在下游的某一兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的突破是當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。
“有了大訂單,才可能有發(fā)展”。中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員劉兆平接受中國化工報(bào)記者采訪時(shí)曾表示,目前石墨烯市場(chǎng)比較混亂,行業(yè)面臨的問題較多,其中最重要的是應(yīng)用技術(shù)的研發(fā),這個(gè)問題搞清楚了,就可以有針對(duì)性地生產(chǎn)符合需求的石墨烯產(chǎn)品。高飛也向記者表示:“目前國內(nèi)石墨烯規(guī)模制備技術(shù)迅速發(fā)展,成本問題可以通過技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模效應(yīng)來解決,但如何將石墨烯完美添加到產(chǎn)品里面并有效提升產(chǎn)品性能,這是最重要的?!彼瑫r(shí)認(rèn)為:“石墨烯應(yīng)用研究應(yīng)該接地氣,要能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,還要對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線改動(dòng)盡量小?!备唢w還表示,目前生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)和下游企業(yè)缺乏溝通,科研單位的研發(fā)與企業(yè)應(yīng)用缺少有效對(duì)接,業(yè)內(nèi)過分偏重基礎(chǔ)科學(xué)研究而實(shí)用型技術(shù)人才太少,這些都在制約石墨烯產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
另外,石墨烯粉體或者薄膜產(chǎn)品本身的成本、品質(zhì)、穩(wěn)定性等仍有較大的改進(jìn)空間。國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長吳玲曾表示,目前LED行業(yè)正在快速發(fā)展,但LED最終能否走進(jìn)老百姓家里,還要看它的價(jià)格?,F(xiàn)在LED上的ITO用的是銦,石墨烯如果做好了就可以替代它,至少在半導(dǎo)體照明的光效提升方面,會(huì)是石墨烯的大客戶。
當(dāng)然,業(yè)內(nèi)對(duì)石墨烯的未來仍然持樂觀態(tài)度。石墨烯的發(fā)現(xiàn)者和諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Andre Geim教授在今年的一次講座中曾提出,預(yù)計(jì)三五年內(nèi),石墨烯會(huì)有令人驚奇的應(yīng)用。在國際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)上,美國CVD equipment公司、西班牙ICN2、德國耐馳公司、英國國家石墨烯研究所、西班牙Graphenea公司等10余家國外機(jī)構(gòu),墨西科技、廈門凱納、上海新池、中科院金屬所等20余家國內(nèi)單位展示了其最新成果和產(chǎn)品。從近期報(bào)道的消息來看,不少研究成果已經(jīng)開始觸摸到了應(yīng)用層面,這些研究成果的應(yīng)用,讓消費(fèi)者對(duì)可彎曲的智能手表、可折疊成智能手機(jī)的平板電腦、15分鐘便充好電且續(xù)航能力達(dá)500千米的電動(dòng)車蓄電池等石墨烯革命可能帶來的改變,更加充滿期待。石墨烯時(shí)代將不再遙遠(yuǎn)。